Perché le stampanti 3D sono così lente?

La stampa 3D è diventata economica e affidabile nel corso degli anni. Materiali adatti ai principianti come PLA e PETG hanno reso la produzione casalinga più accessibile di prima. Sfortunatamente, l'effettivo processo di stampa 3D rimane estremamente lento, in molti casi richiede diversi giorni di stampa.

Perché le stampanti 3D continuano a svolgere la loro attività a un ritmo glaciale, quando sono disponibili per i consumatori da oltre un decennio?

La risposta sta nelle sfide di ingegneria e produzione alla base di rendere la stampa 3D commercialmente fattibile. Diamo un'occhiata a queste sfide e a una tecnologia promettente che potrebbe rendere la stampa 3D più veloce per tutti.

Ai frombolieri non piace muoversi velocemente

Il primo indizio risiede nell'aspetto di una tipica stampante 3D di consumo. La ricerca su Amazon di stampanti 3D produce risultati che sembrano praticamente indistinguibili l'uno dall'altro. Questo è uno sfortunato sottoprodotto delle stampanti 3D di consumo basate sul design Prusa i3. Apparentemente non esiste un approccio migliore alla produzione di massa di stampanti economiche. Sfortunatamente, questa ricerca dell'efficienza dei costi va a scapito della velocità.

Diamo una rapida occhiata al sistema di movimento Prusa i3 per capire perché è così.

Il tuo 3D di livello consumer medio è economico principalmente perché non è complicato. Questa semplicità si estende anche al loro sistema di movimento. L'asse X, ad esempio, comprende la testina di stampa che si muove lungo un tratto di estruso di alluminio con scanalatura a V. L'asse Z, a sua volta, sposta l'intero gruppo dell'asse X su e giù. Potrebbe sembrare un sacco di peso, ma non è un grosso problema perché le stampanti 3D si muovono lungo l'asse Z di rado e solo una frazione di millimetro alla volta.

Tuttavia, la configurazione dell'asse Y di tali stampanti è decisamente non ottimale. Questo povero asse ha il compito di spostare l'intero letto, che è anche il componente più pesante di una stampante 3D. Per stampare velocemente, idealmente desideri che i componenti mobili siano il più leggeri possibile. È già complicato spostare rapidamente una testina di stampa del peso di 150 grammi, mantenendo una precisione micrometrica.

Ora, immagina di fare lo stesso con un letto da 1,5 kg. Non sorprende che le stampanti 3D che utilizzano il design Prusa i3 siano colloquialmente chiamate imbracature da letto per questo motivo.

Cosa succede quando si stampa comunque velocemente?

Abbiamo capito perché la tua stampante 3D media è lenta. Ma cosa accadrebbe se disabilitassimo i limiti del firmware sulla velocità di stampa e l'accelerazione per stampare comunque velocemente? Il costo di un movimento troppo veloce va oltre lo stress tremendo dei motori passo-passo e il loro surriscaldamento. La qualità di stampa è la prima vittima nella lotta tra un motore debole e la massa ostinata di un letto pesante. Ciò si manifesta con squilli o immagini fantasma causati da vibrazioni eccessive associate alla stampa veloce.

In casi estremi, i componenti della stampante 3D possono allentarsi nel tempo. Sebbene sia facile serrare nuovamente le viti, la stampa veloce su Prusa i3-style spesso porta a un'usura irreversibile dei componenti di movimento. Il peggior colpo sono i rulli con scanalatura a V economici utilizzati nel sistema di movimento di tali stampanti. Le ruote in plastica che corrono lungo i binari a V su estrusi di alluminio si usurano notevolmente se soggette a velocità di stampa elevate.

La tipica stampante 3D basata sul design Prusa i3 non può stampare velocemente con alcun grado di qualità o affidabilità a lungo termine. Ma che dire delle stampanti basate su design diversi. Dovrebbero esserci delle alternative valide adatte per la stampa veloce, giusto?

Stampanti Delta: economiche e veloci, ma imprecise

Le stampanti 3D Delta sono progettate da zero per essere veloci. La loro testina di stampa leggera è più veloce e più controllabile grazie al suo slancio intrinsecamente inferiore. Inoltre, il design Delta utilizza meno componenti rispetto alla sua controparte imbracatura del letto, il che lo rende ancora più economico da produrre. Le stampanti economiche e veloci suonano perfettamente, ma allora perché non ne vediamo abbastanza?

Le stampanti basate sul design Delta compromettono molto nella loro ricerca della velocità. Le loro testine di stampa compatte e leggere rendono impossibile l'implementazione di un estrusore a trasmissione diretta. Scopri di più su questa tecnologia nel nostro guida dell'estrusore ad azionamento diretto. Nel frattempo, questa restrizione dell'estrusore solo Bowden rende le stampanti Delta incapaci di gestire filamenti flessibili, il che ne pregiudica la versatilità.

Tuttavia, il loro più grande compromesso si presenta sotto forma di una qualità di stampa ridotta, soprattutto durante la stampa di modelli di grandi dimensioni distribuiti orizzontalmente. Inoltre, la qualità di stampa della superficie raggiunta da una Delta non è paragonabile a quella dei bed-slinger. Ciò è ulteriormente esacerbato dal letto circolare che limita il volume di costruzione e dalla loro generale propensione a eccellere solo nelle stampe alte.

Queste limitazioni sono abbastanza gravi da consentire al settore della stampa 3D di consumo di aver relegato le stampanti Delta in una nicchia nonostante la loro velocità ed economicità impressionanti.

Stampanti CoreXY: la velocità ha un prezzo

Le stampanti più veloci in circolazione si basano sulla cinematica CoreXY, come spiegato nel ns guida per principianti alle stampanti 3D Voron. Si tratta di un sofisticato sistema di movimento in cui il letto è in gran parte fermo, ma la testina di stampa significativamente più leggera viene spostata a velocità fulminea. A differenza delle stampanti Delta, il design CoreXY mantiene la qualità consentendo l'uso di estrusori a trasmissione diretta.

L'unico problema è che l'estrema complessità e gli alti costi coinvolti rendono queste stampanti impraticabili per la stampa 3D dei consumatori. In quanto tali, le stampanti CoreXY rimangono limitate a progetti open source di nicchia rivolti agli appassionati di stampa 3D. Ciò non sorprende considerando come la stampante 3D CoreXY media costi tra $ 1000 e $ 2000 solo in parti.

I produttori di stampanti 3D consumer non hanno ancora capito come rendere questa tecnologia economica e abbastanza accessibile per gli utenti tradizionali.

La velocità è un lusso che le stampanti 3D non possono permettersi

Per riassumere, la stampa 3D veloce è un affare costoso. Puoi avere una stampante Delta economica che va veloce a scapito della qualità e del volume di costruzione, oppure puoi spendere una fortuna su una macchina CoreXY. Nessuno di questi estremi si adatta bene ai consumatori.

Ed è per questo che praticamente tutte le stampanti 3D consumer si basano sul design Prusa i3. Queste stampanti potrebbero essere lente, ma riescono comunque a trovare un buon equilibrio tra prezzo, funzionalità e prestazioni. La velocità è una sfortunata vittima della produzione di stampanti 3D con un appeal sul mercato di massa.

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